포스텍(총장 김무환)은 한정우 화학공학과 교수 연구팀이 페로브스카이트 산화물 용출 특성을 이용해 수소에너지를 경제적이면서 안정적으로 만들 수 있는 금속 나노촉매를 개발했다고 16일 밝혔다.
연구팀은 용출된 니켈 나노입자가 갖는 높은 촉매 활성을 밝히기 위해 이론적인 메커니즘을 제시하고 이를 실험적으로 증명했다.
연구결과는 촉매 분야 세계 권위지인 '저널 오브 커탤러시스(Journal of Catalysis)에 최근 게재됐다.
수소생산산업 중 수성가스 전환반응은 앞선 반응에서 만들어진 오염물질인 일산화탄소(CO)를 제거하고 추가적인 수소를 생산하는 핵심 반응 단계이다. 하지만 수소생산산업에서 사용하고 있는 수성가스 전환반응 상용 촉매는 응집 현상으로 인한 낮은 안정성으로 반응 중간에 쉽게 촉매 활성을 잃게 된다는 한계가 있다.
연구팀은 이를 극복하기 위해 페로브스카이트 산화물 용출 특성을 이용해 안정성을 오래 유지할 수 있는 금속 나노입자에 주목했다. 수성가스 전환 반응을 촉진하기 위해 니켈 나노입자가 용출된 페로브스카이트 촉매를 개발했다. 이렇게 개발된 촉매는 니켈 금속이 지지체인 페로브스카이트 산화물 표면에 고정돼 있어 반응 중 고온과 같은 극한 환경에서도 잘 버티며 응집 현상이 억제돼 오랫동안 높은 촉매 활성을 유지하는 것을 확인했다.
한정우 교수는 “금속 입자가 용출된 페로브스카이트 산화물에서는 처음으로 일산화탄소에서 수소를 생산하는 고온 수성가스 전환반응 촉매로써 새로운 응용에 성공했다”며 “수소경제 활성화를 위한 대규모 수소 생산 산업에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
포스텍 화학공학과 박사과정 황루이 씨, 박사과정 임채성 씨 등이 참여한 이번 연구는 한국연구재단 초저에너지 자동차 초저배출 사업단, 중견연구자지원사업, 유용물질 생산을 위한 'Carbon to X 기술개발사업'의 지원으로 수행됐다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
